□ 연구개요 우주에서 일어나는 가장 흥미로운 현상중 하나는 초신성 폭발이다. 별이 가지고 있는 원자핵들은 핵연 소(nuclear burning)를 통해 가장 안정된 원소인 철(56Fe)로 진화하게 된다. 그 이후 더 이상 열에너지 공급이 이루어지지 못함으로 인해 중심으로 으로 원자핵들이 모여들어 충돌을 하게 되고, 그 결과 초신성 폭발로 이어진다. 이러한 현상을 물리학적으로 이해하기 위하여 세계의 많은 천체물리 그룹에서 컴퓨터 시뮬레이션을 진행하고 있다. 본 과제에서는 초신성 폭발 혹은 중성자별-중성자별 충돌 시 컴퓨터 시뮬레이션에 이용되는 고온 고밀 도 핵상태방정식을 새롭게 구성한다. □ 연구 목표대비 연구결과 초기의 연구목표는 통계학적 방법으로 상태방정식 완성하여 천체물리시뮬레이션 커뮤니티에 제공하는 것에 있었다. 그러나, 공동 협력기관의 천체 시뮬레이션 결과를 확인하며 수정 보완하는 기간이 길어짐에 따라, 현재도 공동연구를 수행 중에 있다. 그에 비해, 공동연구에 많은 인력이 필요하지 않은 연구, 특히 차가운 중성자별의 상태방정식에 대한 연구는 논문으로 출판되는 결과를 얻었다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 현재 국내 초신성 폭발 시뮬레이션 그룹이 없는 상태에서 핵상태방정식을 구성하는 것은 신진연구자들에게 새로운 기회를 제공해줄 수 있다. 즉, 본과제를 함께 수행할 대학원생들에게 새로운 분야에 대한 연구를 함께 수행함으로써, 천체 시뮬레이션 전문가로서 성장할 기회를 얻을 수 있다는 것이다. 이러한 기회가 축적되고 전문가의 수가 늘어나게 되면 국내에서도 천체 폭발 시뮬레이션 그룹이 만들어질 수 있는 계기가 될 수 있으리라 생각한다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 임연환
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 중성자별;상태방정식;초신성폭발;핵물질;대칭에너지; 2. Neutron Stars;Equation of States;Supernova Explosion;Nuclear Matter;Symmetry Energy;

□ 연구 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 종자발달 돌연변이들을 이용하여 세포학적 분석 및 분자적 기작을 연구하고, 최종적으로 배유와 배 발달 시 관계를 규명한다. 또한, 주요 조절 유전자들을 동정하고, 유전자 편집 기술을 이용하여 종자 발달을 증가시킬 수 있는 방법을 연구한다. ◼ 전체 내용 배유의 세포 수는 종자 무게를 결정하는 주요한 요인으로, 초기 배유세포 발달 연구를 통해 이 기작을 잘 이해하는 것은 곡물의 생산성을 증가시키는데 매우 중요하다. 초기 배유 발달 연구를 위해, 본 과제의 선행 연구로 배유가 발달하지 않는 돌연변이 enl2-1을 선발하였고, 표현형의 원인이 되는 유전자인 OsCTPS1을 동정하였다. 돌연변이 관찰 시 CTP synthase(CTPS)가 RMS 형성 및 핵 이동에 중요한 역할을 하는 것으로 보인다. osctps1는 RMS 형성 및 핵 이동을 연구하기에 좋은 자료이며, 초기 배유 발달 시 이에 대한 조절 기작에 대한 연구를 진행할 예정이다. 또한, OsCTPS1-GFP 형질전환체를 제작하고 배유의 핵분열시기에 관찰했을 때, syncytium 단계에서 filamentous 구조를 형성하는 것을 관찰하였다. OsCTPS1의 발현은 배유 발달 시 일정하게 나타나는 데, 구조와 효소의 활성도를 조절하는 다른 단백질들이 있을 것으로 예상되어 이의 연구를 진행할 예정이다. 배유 발달이 저해된 돌연변이는 배가 크게 발달하는 표현형을 보인다. 이는 배유가 발달하며 배의 정상적 발달을 위한 억제인자가 존재할 가능성을 시사한다. 따라서 osctps1 변이체를 이용하여 배유발달 시 배 형성을 조절하는 인자를 분리하고자 한다. 배유와 배의 조절은 종자의 양과 질을 결정한다. 벼에서 배유의 부분을 줄이고 배(쌀눈)의 비율을 늘이면 고품질의 쌀이 된다. 반면, 배유의 세포가 증가하면 종자의 무게가 증가한다. 배유와 배의 관계를 연구하고 이를 이용하면 벼의 양과 질을 향상시키는 좋은 연구가 될 것이다. ◼ 1단계 ❏ 연구 목표 ○ 벼의 초기 종자발달 조절 기작 규명 ○ 배유 발달 초기 핵분열과 핵 이동을 조절하는 분자 기작 규명 ❏ 연구 내용 ○ 배유 결핍 돌연변이체인 enl2-1 원인 유전자를 동정하기 위해 map-based cloning을 수행했으며, Os01g43020 유전자의 SNP로 인해 CTP synthase의 효소 활성도가 크게 감소하는 것을 알 수 있음 ○ OsCTPS1 단백질이 초기 종자발달 시 일시적 구조를 형성하며, 배유핵 분열시 중요한 RMS 형성에 중요하게 작용하는 것을 관찰함 ○ 초기 종자 발달시 배낭을 선별하여 전사체 분석을 수행하였으며, 배유가 없는 osctps1 돌연변이에서는 auxin response 관련 유전자들의 발현이 크게 감소한 것을 알 수 있음 ○ 또한, 초기 종자들의 전체 단백질체 분석을 수행하고, 배유핵 분열시 주요하게 작용하는 그룹들을 선발함 ○ OsCTPS1 단백질은 초기 종자발달 시 단백질의 축적이 많이 이루어지며, 이를 조절하는 인자를 규명하고자 protein-immunoprecipitation 단백질들의 분석을 수행하였고, 관심있는 후보 단백질들을 선발함 ○ 기존 벼에서 알려진 배-배유 발달시 중요한 유전자들의 marker를 이용하여 GFP를 발현시킨 형질전환체를 제작하였으며, 이를 추후 연구에 이용하고자 함. ○ 배유 발달 및 종자 발달에 관련된 중요한 유전자와 단백질의 기능과 상호작용을 연구 ○ Auxin의 역할과 상호작용이 종자 발달에 미치는 영향을 상세하게 조사하기 위한 초기 재료를 마련함. ○ GIANT EMBRYO 유전자 등 특이적 유전자의 발현 패턴을 보이는 마커들을 통해 벼의 초기종자발달을 연구하기 위한 형질전환체 준비 ◼ 2단계 ❏ 연구 목표 ○ 배유가 배 발달을 조절하는 분자 기작 규명 ○ 벼의 초기 종자발달 연구로 종자의 양과 질을 증가시키는 방법 개발 ❏ 연구 내용 2단계 연구에서는 벼의 초기 종자발달과정에서 분자의 기작을 규명하고, 이를 적용할 수 있는 연구를 수행한다. Multi-omics 데이터를 활용하여 초기 종자 발달 시 옥신 반응 및 RNA helicase, MCM 등의 단백질에 대한 연구를 계획하고 있으며, PTM 분석을 통한 신호 전달 기작에 대한 연구도 수행할 예정이다. 또한, 배와 배유 사이의 발달 및 신호전달, 신호전달 인자, 그리고 CLE peptide와 auxin의 상호작용에 대한 연구를 수행할 계획이다. □ 연구성과 ◆ 정성적 연구 성과 ○ 초기 배유 발달에 주요한 OsCTPS1 유전자 동정 및 핵분열 시 분자적 가작 규명 ○ 종자발달 조절 유전자들을 이용하여 종자의 양과 질을 증가시키는 연구 ○ multi-omics 분석을 이용한 초기 종자 발달 단계 분자적 기작 연구 ○ 배, 배유사이 상호작용 관찰을 위한 마커 형질전환체 제작 ◆ 정량적 연구 성과 ○ 초기 종자발달 연구 - Plant Biotchnology Journal (2021) IF: 13.263 ○ 종자발달에 영향을 주는 영양생장발달 및 sucrose와 sink tissue 조절 과정 연구 - The Plant Journal (2022) IF 7.2 - Frontiers in Plant Science (2023) IF 5.6 ○ 초기 종자발달 및 초기 유수 발달과정에서 전사체, 단백질체 분석을 통한 분자적 기작 연구 - Plant Cell and Environment (2023) IF 7.3 - Plants(Basel) (2023) IF 4.5 □ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과 ○ 이 연구의 결과는 벼의 초기 종자발달에 대한 깊은 이해를 제공함으로써 농업 및 식량생산 분야에 다양한 기여를 할 것으로 기대된다. ○ 최근 도입된 유전자 편집 기술을 적용하여 원하는 부위의 정확한 교정으로 원하는 형질을 이끌어 내 고품질의 쌀을 개발하는데 이용할 수 있다. ○ 종자발달 관련 유전자들을 동정하고, 이에대한 분자적 기작을 연구하면, 기존에 벼에서 알려진 natural variation과 수많은 품종들의 분석으로 만들어진 GWAS data와 접목하여 천립중 및 종자의 양과 질을 향상시키는 연구에 활용될 수 있으며, 다양한 작물에 대한 효과적인 품종화 전략으로 이용될 수 있다. ○ 초기 종자발달시 다양한 multi-omics 분석을 통해 얻는 다양한 기초자료는 초기 종자발달 연구 분야에 유용한 자료로 활용될 것으며, 이를 통해 추가적인 연구 및 응용이 가능한 기반을 마련하게 될 것이다. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 윤진미
• 주관연구기관 : 인하대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 종자발달;배유;배;핵분열;천립중; 2. seed;endosperm;embryo;nuclear division;1000-grain weigth;

비공개항목입니다.

• 연구책임자 : 구민희
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 삼중음성유방암;단세포 BioPhysical 분석;방사선치료 저항성;바이오마커 표적 나노프로브;방사선 감응성; 2. triple negative breast cancer;single cell clone biophysical analysis;radiation therapy resistance;biomarker-targeted nanoprobe;radiosensitivity;

□ 연구개요 본 연구에서는 위험물 시설의 화재 방호 성능 극대화를 위한 복사열 감쇠 미세물분무 미립화기의 최적화에 대한 연구를 수행하였음. 1차년도에는 자료 및 연구 동향 조사, 미세물분무 미립화기의 분사 특성 측정, 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 실험장치 구축과 선행 실험 및 선행 전산시뮬레이션을 수행하였음. 2차년도에는 단일 미세물분무 미립화기를 이용하여 복사열 감쇠 성능 평가 실험 및 전산시뮬레이션을 수행하였고, 이를 통해 분사 특성과 복사열 감쇠 간 상관관계 및 복사열 감쇠 성능 극대화를 위한 최적 조건을 도출하였음. 3차년도에는 미세물분무 미립화기 간 상호작용이 복사열 감쇠에 미치는 영향 파악을 위해 다중 미세물분무 미립화기를 이용한 복사열 감쇠 성능 평가 실험 및 전산시뮬레이션을 수행하였고, 최적 조건을 도출하였음. 이후 본 연구에서 도출한 최적 조건들을 적용하여 실규모 위험물 시설 화재 방호 전산시뮬레이션을 수행하였고, 미세물분무 미립화기에 의한 위험물 시설의 화재 방호 극대화 방안을 제안하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 ○ 1차년도 - 미세물분무 미립화기 및 복사열 감쇠 성능 관련 자료 및 연구 동향 조사 - 단일(1개) 및 다중(2개 이상) 미세물분무 미립화기의 분사 특성 측정 실험 장치 구축 및 실험 - 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 미세물문부 미립화기의 후보군 선정 - 단일 및 다중 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 실험 장치 구축 및 선행 실험 - 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능 평가를 위한 전산시뮬레이션 구축 및 선행 해석 ○ 2차년도 - 단일 미세물분무 미립화기를 이용한 복사열 감쇠 성능 평가 실험 - 단일 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능에 대한 전산시뮬레이션 - 실험 및 전산시뮬레이션 결과를 토대로 미세물분무가 복사열 감쇠 효과에 미치는 영향 검토 - 실험 및 전산시뮬레이션 결과를 토대로 복사열 감쇠 성능 극대화를 위한 미세물분무 최적 조건 도출 ○ 3차년도 - 다중 미세물분무 미립화기를 이용한 미세물분무의 상호작용에 따른 복사열 감쇠성능 평가 실험 - 다중 미세물분무 미립화기의 복사열 감쇠 성능에 대한 전산시뮬레이션 - 실험 및 전산시뮬레이션 결과를 토대로 복사열 감쇠 성능 극대화를 위한 다중 미세물분무 미립화기의 최적 조건 도출 - 도출한 미세물분무 미립화기의 최적 조건을 적용한 실규모 위험물 시설 화재 방호 전산시뮬레이션 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ 미세물분무 특성과 복사열 감쇠 간 상관관계 및 최적 조건 도출 결과는 위험물 시설을 위한 미세물분무 화재 방호 설비의 설계 시 기초 자료로 활용 가능함. ○ 위험물 시설 화재 방호 설비의 화재 및 안전 관련 기준의 개선 및 보완을 위한 자료로 활용 가능함. ○ 전산시뮬레이션 기법의 신뢰성을 확보하고 이를 통해 화재 및 소방 관련 다양한 현상에 대한 정확한 예측이 가능함. ○ 본 연구 결과는 위험물 시설 이외에 선박, 문화재, 박물관, ESS(energy storage system), 지하주차장, 산불 등 화재 확산 방지를 위해 미세물분무 설비를 적용할 수 있는 다양한 대상물에 활용 가능함. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이치영
• 주관연구기관 : 부경대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 미세물분무;복사열 감쇠;위험물 시설;화재 방호;실규모 화재시뮬레이션; 2. Water mist;Thermal radiation attenuation;Hazardous material facilities;Fire protection;Full-scale fire simulation;

□ 연구개요 • 전략적 전극 소재 개발: 액체금속이 갖는 고유 속성, 상온에서 쉽게 접근할 수 있는 가융성(Fusibility)에 따른 자가 치유(Self-healing)적 특성을 리튬금속전지(Lithium Metal Battery, LMB)의 전극 소재에 활용하여 리튬의 수지상결정(Dendrite) 생성을 억제하고 충/방전시 유발되는 전극의 큰 부피팽창에 유리하도록 전극 소재를 디자인 • 전극제조의 새로운 개념 제시: 기존 선 소재합성 후 전극제조와 같은 전지의 전극개발 과정에서 벗어나 전극 안에서 발생하는 전기화학 반응을 소재합성법으로 활용하여 설계함으로써 전극제조의 추가 공정 없이 전기화학 반응을 거친 소재가 연속적으로 전극으로 활용될 수 있도록 고안한 실시간(In-situ) 전극제조의 개념 제시 • 수지상결정(Dendrite)의 생성 메커니즘 이해: 방사광 가속기(Synchrotron radiation)의 다양한 X-선(X-ray) 고도장비를 이용하고 실시간 분석으로 진행함으로써 리튬 전극 표면과 계면에서 일어나는 변화를 관찰하여 덴드라이트의 생성 및 성장 메커니즘 규명 □ 연구 목표대비 연구결과 • Ga의 용융화를 통한 액체 Ga의 분말화 공정개발과 이를 통해 얻어진 수 마이크론 단위의 사이즈로 분말화된 갈륨과 리튬 박막과의 [복합체 Ga/Li 전극] 개발 및 전기화학 반응을 통한 실시간 합성된 [Ga-Li 복합체 전극] 개발 후 리튬 대칭 셀(Symmetric cell)과 비대칭 셀(Asymmetric cell) 조건에서 복합체 갈륨의 효과 평가 • Ga을 시드로 디자인함으로써 상온에서 쉽게 용융될 수 있게 하여 Ga-Li과 함께 제 3의 시드 도입 및 3상 합금 형성[Ga-Zn-Li, Ga-Mg-Li]을 기상이 아닌 액상 조건으로 설계함으로써 보다 용이하고 비용 효율적으로 소재개발 • 전지 내에서 일어나는 전기화학 반응[전해질에 녹아 있는 금속 이온(M²⁺; M= Zn, Mg)의 직접 환원(Direct reduction)을 통한 금속 증착(M⁰) 및 리튬과의 합금반응(Li_xM)]을 소재 합성을 위한 공정으로 설계함으로써, 소재합성이 곧 전극제조로 이어지도록 하는 실시간 전극제조에 대한 개념을 제시함 • 고성능 Li-In-Bi 및 Ga-Mg-Li 3상 합금 전극을 개발하고, 해당 전극을 실시간 광학 현미경 및 삼전극 전지를 활용하여 분석을 진행 • X-선 고도장비 및 광학 현미경 분석을 이용하여 전극 표면에서 일어나는 다양한 특성을 분석하고, 전압 변화와 동기화하여 실시간 반응 과정을 밝힘 • 이러한 연구들을 통해 신개념 소재 및 전극을 개발하고, 리튬금속의 생성 및 성장에 영향을 미치는 주요 요인들의 상호작용에 대한 해석을 제시함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) • 신개념 소재 및 전극 개발: 액체금속의 본질적 특성을 리튬금속 전극의 고질절인 문제점을 해결하는 방안으로 적극 도입하여 소재를 디자인하였고, 전지 내부에서 일어나는 초기 전기화학 반응을 소재합성법으로 설계하여 실시간 전극제조 공정을 제시함으로써 기존 선 소재합성 후 전극제조와 같은 전지의 전극개발 프레임에서 벗어나 소재 및 전극 개발에 대한 새로운 전략 제시 • 리튬금속전지 연구에 대한 원천기술 확보: 리튬금속을 음극으로 사용하고자 하는 많은 연구가 진행되어 오고 있으나 현재까지도 리튬의 높은 반응성에 따른 분석의 어려움으로 인하여 덴드라이트 형성에 관한 정립된 이론은 부재. 본 연구 과제를 통하여 방사광 가속기 X-선 분석을 활용한 실시간 전극 분석을 진행함으로써 리튬금속의 생성 및 성장에 영향을 미치는 주요 인자들에 대한 데이터베이스 구축 및 기초과학기술 경쟁력 제고에 큰 역할을 할 것으로 기대 • 전문성을 지닌 수준 높은 연구인력 양성: 본 연구는 액체금속 기반 음극 소재라는 새롭고 도전적인 과제를 통하여 창의적인 연구인력 양성에 기여하고, 고도분석을 통한 소재의 기초원리 및 메커니즘 규명은 관련분야의 높은 지식 및 전문성이 요구됨에 따라 본 연구과제의 성공적인 목표 달성을 통해 수준 높은 전문인력 양성이 가능 (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 유승호
• 주관연구기관 : 고려대학교
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 리튬금속전지;액체금속;핵생성;수지상결정;실시간 분석; 2. Lithium Metal Battery;Liquid Metal;Nucleation;Dendrite;In-situ analysis;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 정량적 핵무기 잠재력 분석법을 기반으로 북핵 핵심 시설을 규명하고 이를 바탕으로 북한 비핵화 조치의 우선순위를 도출 ◼ 전체 내용 ‘기정학(技政學)의 시대’, 과학기술은 외교 및 안보 분야의 핵심으로 떠오르고 있다. 특히 한반도의 지정학(地政學)적 특성을 고려한 기정학적 사고가 반드시 필요함. 이러한 배경으로 ‘북핵’에 관한 선제적인 학술연구는 그 이해당사자 간 북핵 대응 조치에 대한 공통된 인식 마련을 위한 정책적 함의가 클 것임. 북핵 프로그램의 핵심 시설 및 기술을 객관적으로 규명하는 것을 시작으로, 본 연구는 북한을 대상으로 한 핵무기 잠재력 분석(nuclear weapons latency analysis)을 통해 북핵 프로그램의 핵심 시설을 정량적으로 규명하고 이를 바탕으로 향후 북한 비핵화 조치 대상의 우선순위 및 그 정책적 함의를 도출하고자 함. □ 연구개발성과 1. 북핵 프로그램 묘사 페트리넷 모형 구축 및 보완, 검증 2. 비핵화 조치 가상 시나리오 시뮬레이션 및 핵심 시설 중요도 정량화 3. 향후 북한 비핵화 조치 대상의 우선순위 및 그 정책적 함의 도출 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 1. 과학기술적 논의 및 정량적 분석 기반 북한 비핵화 로드맵 구체화  북한 핵무기 프로그램에 대한 원자력 공학적 고찰 제시  정량적 분석을 통한 객관성 및 구체성 제고 2. 증거 기반 의사 결정 및 정책 수립에 기여  북핵 이해당사자 간 공통 인식 마련  융합적 방법론을 통한 합리적·효율적 외교 정책 수립 (출처 : 요약문 4p)

• 연구책임자 : 박경열
• 주관연구기관 : 한국과학기술원
• 발행년도 : 20240100
• Keyword : 1. 북핵;핵무기 잠재력;페트리넷;비핵화;핵심 시설; 2. North Korea nuclear weapons;Nuclear weapons latency;Petri net;Denuclearization;Critical facility;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ❖ 최종목표: 속중성자 다중도 검출 방식을 이용한 특정 핵물질(Pu_eff) 계량검증 기술 고도화 • 중량취급시설의 핵물질 계량관리를 위한 특정핵물질 생성량 분석 기술개발 ❖ 정량적 성능목표: 계량 정밀도 전산모사기반 예측결과 대비 10% ❖ 정성적 성능목표: 국가 검사 활용 가능성, 기술적 유효성 ❖ 최종결과물 : 1. 핵물질계량 방법론; 2. 전산모사 및 실험결과; 3. 핵물질 계량용 계측장비 ◼ 전체 내용 ○ 사용후핵연료 시설의 안전조치에 필요한 핵물질 계량관리를 위하여 미량의 특수핵물질의 생성량을 추정하는 방법론과 함께 그를 위한 추정 시스템을 개발하고자 함. 고속중성자 산란에 기초한 검출기는 정확한 중성자의 타이밍과 에너지 정보 획득을 가능하게 하여 핵물질의 검증 정확도를 높이는데 중요한 기능을 발휘할 수 있을 것이라 예상됨. 따라서 기존의 전통적 방법으로 사용되어 왔던 He-3 검출기 기반의 시스템을 대체하기 위해 유기섬광체 기반 고속중성자 다중도 계수 장치를 개발하여 정확도를 높인 핵물질 계량 기술을 개발하고자 함. ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 특정핵물질 생성량 추정 수학적 방법론 개발 ❏ 내용 ○ 국내외 특정핵물질 생성량 추정 방법 선행기술 분석 - 국내외에서 이미 개발되었거나 개발 진행중인 비파괴기법을 이용한 특정 핵물질 계량기술을 분석하고 각각의 장단점을 제시 ○ 중성자 산란 검출 시스템을 통한 특정핵물질 생성량 추정 수학적 방법론 개발 - 전통적 방법인 열중성자 에너지 다중도 측정법(single)을 회피한 신개념 속중성자 산란 검출 시스템 적용(single, double, triple)을 위한 수학적 모델링 개발 ○ 특정핵물질 생성량 추정 수학적 방법론 기반 전산모사 - GEANT4/MCNPX-Polimi를 이용한 중성자 다중성 카운팅 전산모사 - 전통적 시스템에 사용되는 He-3 기반이 아닌 유기섬광체 기반 시스템의 속중성자 다중도 계수 전산모사 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 특정핵물질 생성량 추정 시스템 개발 ❏ 내용 ○ 특정핵물질 생성량 추정 시스템 최적화를 위한 몬테카를로 전산 모사 - 1차년도 결과를 바탕으로 한 전체 시스템의 GEANT4/MCNPPolimi를 이용한 전산모사 ○ 특정핵물질 생성량 추정 시스템 설계 및 제작 - 전체 시스템 전산모사 결과를 바탕으로 한 시스템 디자인 및 검출부, 신호처리부, 제어부 설계 및 제작 ○ 특정핵물질 생성량 추정 시스템 연동성 평가 - 각 시스템부의 결합에 대한 신호처리 능력 평가 - 최적 검출부 센서 선정을 위한 중성자/감마선 분리 능력 검토 - 검출부 센서의 PSD 능력치 검증 및 중성자 다중도 계수 확인 ○ 특정핵물질 생성량 추정 시스템 시작품 성능평가 - 핵물질 미량 시료에 대한 고속중성자 다중도 계수 측정 - 핵물질 미량 시료 질량과 다중도 계수 값 상관관계 평가 ○ 특정핵물질 생성량 추정 시스템 측정 결과 분석 및 전산모사 결과와의 비교 검증 - 전산모사 결과 및 실험 결과 분석 및 비교 평가 □ 연구개발성과 ○ 정량적 성과 - 안전기술보고서 6건, 논문 게재(국내외 SCI) 2편, 특허 1건 - 시작품 장비 설계도 및 제작 1건 - 전산모사 프로그램 코드 1건 ○ 정성적 성과 - 정성적 성능목표: 국가 검사 활용 가능성, 기술적 유효성 확보 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용계획 - 핵확산 저항성 및 물리적 방호 강화 기술 중의 하나인 특정 핵물질 계량 기술을 통해 핵비확산성 및 관련기술을 확보하여 향후 선진 핵연료주기의 안전조치 및 물리적 방호 시스템에 적용하고자 함 - 개발하고자 하는 시스템의 시험 평가를 한국원자력통제기술원과 함께 수행하여 검증하고, 과제 종료 후 미국 LANL, INL 등 핵물질 계량기술을 보유하고 있는 유관기관과 협력하여 성능평가 및 검증에 대한 공동연구를 하고자 함 ○ 기대효과 [규제활용측면] - 개발기술 및 시스템의 실질적 활용을 위해 한국원자력통제기술원(KINAC)과의 협력 협약 체결 및 안전조치실 핵물질 분석팀 활용을 통한 KINAC 핵물질 검증 역량을 강화 가능 - 개발된 기술을 확장하면 사용후핵연료 집합체의 결손이나 DDA/DDSI 관련 시스템으로의 확장을 통한 핵물질 안전조치 및 검증 활동에 활용이 가능함 - 특정핵물질의 계량관리 검사를 위한 장비의 기능 및 성능 기준에 대한 표준화를 통해 미래 원자력시설의 계량관리 및 핵물질 등급별 계량관리 규제의 효과성 및 효율성 극대화를 이룰 수 있음 - 한국-IAEA 전면안전조치협정 및 추가의정서, 한미원자력협력협정 등에 따른 계량 관리 의무를 이행하기 위한 계량관리 요건을 제시할 수 있을 것이라 예상되며, 연구과제의 수행으로 계량관리체계가 계량관리 요건을 만족하고 적정한 지 판정할 ‘방법론적 기준’ 수립이 가능 [기술 및 국제화측면] - 미국 LANL, INL, 미국 미시간대학교 원자핵공학과의 MVT(Consortium for Monitoring, Technology, and Verification)와의 기술협력회의 참여 및 기술·인력 교류를 추진 - 미량의 핵물질 계량을 위한 장비 개발이 목표지만, 향후 스케일을 확장하여 사용후핵연료 집합체 내의 특정 핵물질의 계량이 가능한 장비로의 확장성을 보유 [경제적·산업적측면] - 특정핵물질 생성량, 신호분석 기술, 미량 핵물질 분석, 사용후핵연료 분류 등 다양한 분야로 활용이 가능할 것으로 기대 - 첨단 방사선 계측기술을 구축하여 선진 원자력 안전조치 분야에 기술 경쟁력 있는 제품을 수출함으로써 국부 창출에 기여함 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정만희
• 주관연구기관 : 제주대학교
• 발행년도 : 20240400
• Keyword : 1. 속중성자;중성자 다중도;유기섬광체;실리콘 광증배소자;특정핵물질; 2. Fast_neutron;Neutron Multiplicity;Organic scintillator;SiPM;Special Nuclear Material;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 원자력 활동 현장 검증 시나리오 기반 시설 접근성 및 검증 기기 사용적합성 평가 ◼ 전체 내용 ○ 북한 비핵화 대상 시설 및 해당 지역의 지리적 기후적 환경 분석 ○ 북한 내 운반 경로에 대한 접근성 (도로, 철도, 항만 등) 평가 및 장비(운영인력 포함) 조달, 운영 시나리오 개발 ○ 극한 온습도 환경에서 사용되는 검증 장비 및 제반 설비의 성능 평가 기준 분석 ○ 환경 및 현장 검증장비 기술요건 분석 ○ 현장 검증장비 적용 테스트 ○ 성능개선 장비 적용성 검증 ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 북한 비핵화 대상 시설 및 해당 지역의 지리적 기후적 환경 분석 ○ 북한 내 운반 접근성 및 운영 시나리오 평가를 위한 자료 구축 ○ 환경 및 현장 검증장비 기술요건 분석 ❏ 내용 - 비핵화 대상 시설, 위치, 시설 유형 및 현황 자료 조사 - 지리적 기후적 환경 분석을 통한 환경 제한 요건 도출 - 북한 내 운반 경로 접근성 분석 및 운영 시나리오 개발을 위한 인프라 및 필요 운영 요건 자료 구축 - 검증장비 사용환경 기준 및 기술성 분석 - 유사환경 검증장비 및 방법 분석 - 극한환경 테스트 요건 및 테스트 베드 설계요건 도출 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 북한 내 운반 경로에 대한 접근성 (도로, 철도, 항만 등) 평가 및 장비(운영인력 포함) 조달，운영 시나리오 개발 ○ 검증 장비 및 제반 설비의 성능 평가 기준 자료 구축 ○ 현장 검증장비 적용 테스트 ○ 극한 온습도 환경에서 사용되는 검증 장비 및 제반 설비의 성능 평가 기준 수립 및 적용 ○ 성능개선 장비 적용성 검증 ❏ 내용 - 인프라 분석 기반 북한 내 운반 경로 접근성 및 조달 상황에 따른 요건 도출(장비，인력，성능 유지 조건 등) - 요건 분석 기반 운반 및 운영 시나리오 도출 및 평가 - 국내외 주요 검증 장비 성능평가 관련 자료 수집 - 검증 장비 성능평가 및 성능 개선안 도출 - 극한환경 테스트 베드 구축 - 리트로핏 적용 대상장비 선정 및 리트로핏 설계 - 북한 환경에 기반한 환경 조건 및 성능평가 요건 도출 - 주요 환경에 대한 성능평가 기준 수립 및 적용 - 성능개선 장비 극한환경 적용성 검사 - 성능개선 전후 건전성 및 용이성 검토 - 적용 및 운영 절차 개발 □ 연구개발성과 O 주관연구기관 (1 세부: 대구가틀릭대학교) - 안전기술보고서 제출: 6건 (1 단계: 2건，2단계: 4건) - 논문: 국내 논문(비SCI) 게재: 4 건, 국외 논문(SCI) 게재: 1 건, 국외 논문(비SCI) 게재: 1 건 - 인력양성: 석사 1명，학사 2명 O 참여기관 1 (2세부: (주)네오시스코리아) - 안전기술보고서 제출: 7건 (1 단계: 2건，2단계: 5건) - 논문: 국내 논문(비SCI) 게재: 2 건，국외 논문(SCI) 게재: 1 건 - 학술발표 6건, 특허 출원 1건, 특허 등록 1건 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 활용 계획 - 북한의 비핵화 대상 시설의 지리적·기후적 환경 분석 기반 핵활동 현장 탐지 성능 유지 요건 구축 - 북한 내 장비 조달·운영 시나리오 개발에 따른 핵활동 장비 운영 환경 자료 확보 - 검증 장비 및 제반 시설의 국제 표준 자료 수집 및 분석을 통한 평가 기준 자료 구축 - 북한 핵시설 및 핵물질의 계량을 검증할 수 있는 기술 개발 - 리트로핏 기술은 기본적으로 국내외 물리적 방호에서 활용될 수 있음. 국내 비슷한 조건 내에 있는 대상 시설에서의 장비들에 대한 극한 온습도 환경에 적용 가능한 센서, 신호처리 부품의 대체활용될 수 있음 ○ 기대 효과 - 국내외에서 개발되고 있는 현장 핵활동 검증 장비에 대한 성능 요건 및 환경 조건을 도출함으로써 북한 내 원자력 시설의 환경적 자료 구축, 검증 장비 및 제반 시설의 성능 평가 기준 분석 및 장비 조달·운영 시나리오를 개발하여 북한 비핵화 대상 시설별 검증 기술 확보에 기여할 수 있음 - 검증장비에 대한 최적화와 기술 요건 충족을 통해 검증장비 데이터의 건전성을 담보할 수 있으며, 비핵화 대비 체계를 선제적으로 구축하고 검증 상황 발생 시 적시 대응 가능함 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김용민
• 주관연구기관 : 대구가톨릭대학교
• 발행년도 : 20240400
• Keyword : 1. 비핵화 검증 장비;장비 조달 및 운영 시나리오;성능평가;규제기술;리트로핏; 2. Denuclearization Verification Equipments;Procurement and Operation Scenario;Performance Evaluation;Safeguards Techniques;Retrofit;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 원자력양자협정품목 수출입 관리시스템 구축 ◼ 전체 내용 ○ 양자협정품목 DB화 및 관리방안 도출을 통한 양자협정 수출입관리시스템 구축 ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 양자협정품목 DB화 및 관리방안 도출 ○ 시스템 설계 및 구축 기반 마련 ❏ 내용 ○ 양자협정 체계 분석 및 양자협정품목 관리방안 도출 ○ 양자협정품목 보유기관, 품목별 정보, 관리현황 등 조사 및 DB화 ○ 양자협정품목 수출입관리시스템 설계 및 시스템 구축기반 마련 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 양자협정품목 수출입 관리시스템 구축 및 최적화 ❏ 내용 ○ 상세설계안에 따른 시스템 구축 ○ 양자협정품목 수출입 관리시스템 시범 운영 및 최적화 □ 연구개발성과 ○ 양자협정대상품목 관리 기관 협의체 결과를 반영하여 관리방안 개선 및 최종 확정 ○ 협정품목관련 정보의 통합관리를 위한 시스템 및 데이터 연계 방안 도출 ○ 협정품목시스템 기능정의/연계 상세화 및 시스템 운영 제반소요분석 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 미국, 캐나다, 호주, 일본 등 양자협정에 따른 의무사항의 성실한 이행을 통한 국가 신뢰도 및 핵투명성 제고 ○ 협정대상품목 DB화 및 관리시스템 구축을 통한 규제기관 및 사업자의 협정 이행 업무의 효율성 증대 ○ 협정대상품목 관리시스템 구축을 통한 안전조치 및 수출입통제관련 정보 연계는 안전조치 및 수출입통제 규제담당자의 검증능력 제고 및 규제 업무의 정확성 제고에 기여 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 류문영
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20240300
• Keyword : 1. 양국간 원자력 협력협정;수출입통제;핵물질;국제이전;원자력; 2. Bilateral Nuclear Cooperation Agreements;Export and Import Controls;Nuclear Materials;International Transfer;Nuclear;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 ○ 북한 내 무기급 핵물질 생산 능력 예측을 위한 종합적 핵물질 수지 조감도 구축 ◼ 전체 내용 ○ 북한 내 주요 핵시설에 대한 검증 지원 기술 확보 ○ 북한의 무기급 핵물질 생산량 예측 모델 개발 ○ 은닉 시설을 이용하여 무기급 핵물질을 지속 생산하는 시나리오를 대비한 분석 평가 모델 구축. ◼ 1단계 ❏ 목표 ○ 북한 내 주요 핵관련 시설에 대한 Physical model 구축 ❏ 내용 ○ 북한 원자력 시설 현황 및 공정 특성 분석 - 북한내 무기급 핵물질 생산 관련 시설, 무기급 핵물질 분석 자료 수집 및 검토 - Pu 및 농축 U 생산량 예측에 필요한 원심 분리기 특성 및 후행핵주기 시설 주요 제원 분석 ○ 북한 내 Pu 재고량 모델 개발 - 후행핵주기 시설 분석을 통한 Pu 생산량 시뮬레이션 - 북한내 원자력 시설에 대한 프로토타입 Physical model 구축 ○ Physical model 및 GUI 개발 - Physical model 평가 알고리즘 개발 및 구현 ○ 북한 내 농축 U 재고량 예측 모델 도출 및 전문가 검증 - 농축 우라늄 생산 능력 추정을 위한 시뮬레이션 모델 개발 - 전문가 검토를 통한 모델 검증 ◼ 2단계 ❏ 목표 ○ 핵물질 획득경로 분석 모델 도출을 통한 국가 핵주기 분석 평가 체계 구축 ❏ 내용 ○ 북한 핵시설에 대한 핵물질 흐름을 포함한 Physical model 종합 구축 및 검증 - 핵물질 생산 및 소요량에 대한 전체적 분석이 가능하도록 종합 맵 구축 - 민감 핵물질 생산 예측을 위해 현 원자력 시설 기반 추가 생산에 소요되는 시간 분석모듈 구현 ○ 개발한 종합 맵 분석 도구의 실제 성능 파악을 위한 주요 국제 북한 관련 연구기관의 분석 결과 비교 분석 및 보완 - 국내 원자력시설에 대한 Physical model 구축을 통한 개발 도구 성능 검증 - 주요 국제 연구 기관과의 크로스 검증을 통한 도구 성능 검증 및 보완 □ 연구개발성과 ○ 본 연구 개발을 통해 우리가 북핵 검증에 참여하게 될 경우를 대비하여 북한 내 주요 핵주기 시설에 대한 3D 모델을 확보하고 무기급 핵물질에 대한 생산량 예측 모델을 개발함으로써 북핵 검증의 기술적 기반을 구축. ○ 또한 IAEA의 국가별 핵주기 평가 어프로치를 참고하여 Physical model에 기반한 핵비확산성 평가 체계를 구축함. ○ 이를 통해 5년간 안전기술보고서 12건, 국외 논문 3건 (SCI급 2건), 학술대회 발표 12건(국내 7건, 국외 5건), 성과홍보 2건을 예정하고 있음. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ 본 연구의 Physical model 구축 frame은 우리나라의 핵주기 시설 다양화(파이로, 사용후핵연료 처분시설 등) 상황에서 내부적으로 핵비확산 수용성 분석 및 평가에도 활용 가능함. ○ 북핵 검증 시 주요 시설에 대한 3D 모델이나 physical model은 사전 검토 및 확인에 활용될 수 있으며 북한이 검증을 수용하여 핵물질 보고 시 보고 결과의 검증에도 비교 reference로 활용할 수 있을 것임. ○ 국가 전체에 대한 핵물질 흐름도 분석을 통한 평가 기술로써 IAEA와 일반국가들이 핵물질 분석에 활용할 수 있도록 방안 모색. ○ 북한 원자력 시설 및 핵물질 종합적 파악 및 전망에 중추적 역할 기대 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 정연홍
• 주관연구기관 : 한국원자력통제기술원
• 발행년도 : 20240400
• Keyword : 1. 핵주기 평가;물리적모델;핵물질 획득경로;핵검증;북한; 2. Fuel Cycle Evaluation;Physical model;Material acquisition path;Nuclear verification;North Korea;